Лабораторные работы с линзами

1. Ход лучей в цилиндрических линзах. 1) Двояковыпуклое и двояковогнутое стекла из набора к шайбе Гартля (рис. 182, № 6 и 7) или к прибору Кольбе (рис. 189, № б и 7). 2) Источник света. 3) Ширма со щелями. 4) Булавки. 5) Лист бумаги, б) Карандаш. 7) Линейка и угольник. 8) Подкладка для втыкания булавок (§ 21, 6).

Все те опыты по исследованию хода лучей в линзах (§ 34, 1)у которые производились с выпуклыми и вогнутыми стеклами при помощи лучей на шайбе Гартля, можно поставить в виде лабораторных работ двоякого рода.

Во-первых, можно применять световые лучи, как в демонстрационных опытах (§ 34, 1); источником света служит кинолампа (на 12в) с рефлектором, помещенная в картонный или жестяной футляр; перед источником света помещают картонные ширмы с одной и с несколькими (3—5) щелями (рис. 361). Далее на пути лучей кладут стекла (из набора к шайбе Гартля). Установка и порядок опытов одинаковы с демонстрационными (§ 34, 1).

Рис. 361. Установка лабораторной работы с цилиндрической выпуклой линзой

Во-вторых, можно лабораторные работы поставить по способу булавок. Необходимо только иметь в виду, что построение лучей при помощи булавок возможно лишь при очень хороших стеклах, совершенно прозрачных, не имеющих внутри никаких пороков. Если же стекла неважные, то удается проследить луч только на очень незначительном расстоянии, не более 2 - 7 см. При таких условиях многие из перечисленных далее установок не выйдут. При плохих стеклах лучше совсем не прибегать к таким лабораторным работам.

Сущность работы заключается в том, что, наметив падающий луч определенного направления при помощи двух булавок (одну ставят у самого стекла), смотрят одним глазом через стекло на установленные булавки и, отыскав луч зрения, на котором лежат изображения обеих булавок, фиксируют вышедший из стекла луч еще двумя булавками (одну из них ставят у самого стекла).

Таким путем исследуют ход лучей для выпуклого и вогнутого стекол в следующих случаях:
1 - луч, идущий вдоль главной оптической оси, проходит через стекло, не преломляясь; этот случай позволяет найти и зарисовать главную оптическую ось, что необходимо для дальнейших установок;
2 - луч, идущий через оптический центр, не меняет направления;

3- луч, параллельный оптической оси (сам или его продолжение), проходит через фокус; таким путем находят фокус стекла;
4 - луч, прошедший (сам или своим продолжением) через фокус идет после стекла параллельно оптической оси.

Строя несколько лучей, выходящих из одной точки, можно проследить, как получается (действительное или мнимое) изображение этой точки в зависимости от ее положения относительно стекла (рис. 362, I); при этом хорошо видно явление сферической аберрации.

Вместо провешивания лучей булавками можно падающие лучи начертить в виде прямых, хорошо заметных линий; смотря на такую линию через стекло, надо найти такое положение глаза, где эта линия видна в виде прямой линии (с других мест она кажется искривленной). Найденный луч зрения фиксируют или при помощи булавок, или при помощи линейки, положенной вдоль луча (рис. 362, II). Вдоль линейки карандашом чертят прямую, изображающую прошедший сквозь стекло луч.

Рис. 362. Установка лабораторной работы с выпуклой линзой

В-третьих, можно осуществить установку, воспроизводящую шайбу Гартля, но расположенную горизонтально. Для этого необходимо укрепить на подставке круглый диск (с делениями как у шайбы Гартля) наподобие круглого столика. Вдоль края диска должен перемещаться держатель, вращающийся вокруг оси диска.

На держателе укреплен осветитель, состоящий из маловольтной лампочки, заключенной в трубку. В трубке на пути хода лучей помещены две узкие щели, параллельные друг другу. Благодаря этим щелям на диске при зажигании лампочки вырисовывается весьма узкий луч света, проходящий через центр диска при всех положениях осветителя. Направление луча отсчитывается по градусным делениям.

На диск кладут с текла (можно и зеркала) из набора шайбы Гартля и с ними воспроизводят описанные ранее опыты (§ 24.5; § 27, 3—4; § 29, 10—11; § З0, 1 и § 31,7).